众所周知,光学成像最怕的就是雾霾,人眼通过雾霾只能看清几十米远的距离,传统的光学拍摄设备作用距离也就是几百米,张召忠甚至认为雾霾能让光学和红外制导武器都失效。令人欣喜的是,这个世界性难题被中国一位85后科学家攻破,中国科技技术大学涂飞虎团队研制成功单光子成像雷达,已经实现了45公里的远距离成像,并且具备了100公里远的成像能力。这种雷达最厉害的是可以透过雾霾看清目标,就像是“神话”一样。

据报道,徐飞虎是一位85后科学家,从麻省理工学院归国后加入了中科大潘建伟院士的团队,一直在研制单像素单光子成像方法,最终研制出了具有实用化的单光子成像雷达,在该领域保持了国际领先地位。
据悉,远距离主动成像是一个世界性的难题,因为距离越远激光雷达的回波信号衰减就越严重,返回的微弱回波光子还会混入背影噪声,实际上无法有效的成像。远距离成像技术在无人驾驶、对空目标探测和卫星对地观测上都有着非常强烈的需求。这里的成像指的是主动成像技术,不需要增加光学系统的口径就可以达到能看清楚人类不同姿态的级别,远比卫星遥感成像要求要高。

途飞虎在2020年初实现了8.2公里成像,当时的世界纪录是英国一个团队的10公里激光雷达成像。此次成果是45公里成像,也就是不管是什么天气,也不管是白天还是晚上,都能拍出目标的精细信息。如果拍摄的是一座大楼的话,可以看清楚具体有几扇窗户。据介绍,该团队突破了亚像素扫描技术,可以进行几厘米级别的光斑移动探测目标,通过多次移动后就可以探测出大面积光斑内的内容,从而实现对人类姿态等相关信息的识别。

徐飞虎团队把单光子成像距离增加到45公里只用了半年时间,这是一个巨大的量级进步,而且该团队已经具有了超过100公里的成像技术。要实现这个目标要在硬件和软件上同时获得了突破,该团队研制出了一套高精尖单光子成像探测设备,还研究成功了光子有效计算成像的算法。该单光子成像雷达系统具有灵敏度高、体积小,探测距离远、能耗低等特点。
这项技术在军事上也有很好的应用前景,原来望远镜在晴朗的白天才可以看10公里左右,现在可以在雾霾天观测45公里范围的目标,而且很快就能把观测距离增加到100公里以上;这项技术主要应用场景就是卫星,能够让卫星对地面目标进行远距离的监测,而且不再受天气情况的影响。

据介绍,单光子探测器能做到百公里量级等于实现了从0到1的突破,这项技术是传统激光雷达无法做到。该设备目前唯一的缺点是造价太高,主要原因是没有量产,接下来会应用到无人驾驶和卫星探测等领域,具有非常好的发展前景。

微信扫一扫打赏
支付宝扫一扫打赏